科普-中华学生百科全书-第556部分

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直的笔画。字体结构由长方变为扁平，从而使字形平直方正，同时又改变了
少数偏旁的形体，这可以说是汉字一次重要的简化，从此方块汉字完全失去
了象形意味。从小篆到隶书的变革，叫做“隶变”，隶变是古今文字的分水
岭，从此使汉字的发展走上了点画化、符号化的道路。
楷书楷书也叫“真书”、“正书”，是东汉末年开始通行的字体，一直
通行到现在，已经有　1800　多年的历史了，它的形体是直接由汉隶演变而来。
至此，汉字字形基本定型，并一直沿用至今。汉代还出现了草书。草书有章
草、今草和狂草。章草始于东汉章帝，是一种草率的隶书。今草是从章草演
变而来的，字与字之间笔画可以相连，这种字体从东汉末年一直流传到现在，
一般所说的草书，便是以今草为代表。到了唐代，今草又发展成为狂草，狂
草是一种字与字笔画相连的非常潦草的字体，它的优点是书写快速，但又难
以辨认，没什么实用价值。魏晋时代又产生了以楷书为基础，又吸收了草书
一些笔法的字体，叫“行书”。行书不如楷书那要工整，也不像草书那样潦
草，容易辨认，书写便利，普遍为人们所采用，所以在社会上广为流传。

汉字形体演变的规律

汉字的形体演变，主要表现在两个方面：一是结构、一是笔势（即笔画
姿态）。从甲骨文到楷书，它的结构虽有变化，但变化不大，如“明”由“日”
和“月”两个偏旁组成，数千年没有变化。而汉字的笔势则随着新字体的产
生而屡经变化，如“日”的笔画姿态，从甲骨文到楷书，每种字体都有变革。
文字是交流思想的辅助工具，为了适应需要，人们要求有方便、简易的文字
工具，以便于书写和学习，于是人们就对文字的形体进行简化。汉字形体演
变的总趋势是简化，文字要适应社会的需要，必然要遵循由繁到简的规律。
由此，我们可以得出这样的结论：有计划、有步骤地简化汉字是符合汉字自
身的发展规律的。

印刷体

楷书字体有手写体和印刷体之分。印刷要求阅读时明晰，手写要求行笔
方便，二者要求不同，因此才有印刷体和手写体的分别。
唐代以后出现雕版印刷的印刷体，雕版印刷是把字刻在整块木板上制成
印版印书；明代以后的活字印刷，用单个字粒来排成印版印刷，这种单个字
粒称活字；现在使用铅合金的活字，叫铅字，形成用于印刷的楷书字体。
（一）类别
楷书的印刷体主要有如下几种：
1．楷体楷体又称正楷体、活体，和毛笔手写字体基本相同。因为这种字
体盛行于清朝，在日本叫它清朝体。楷体字形端庄自然，常用于通俗读物、
小学课本、儿童读物，以及零件印刷品，如名片、请帖、帐簿、介绍信等。
2．宋体宋体也称老宋体，又称普通体、白体（相对黑体而言）。因为它
是明朝时兴起来的，日本叫它明朝体。这种字体竖粗横细，鲜明端正，在印
刷中是最普遍的一种字体，适用于报刊、图书中的正文和注释等。
3．仿宋体仿宋体是模仿宋版精本雕刻的字体，所以又称真宋体。这种字
体笔画细，字迹秀丽。在杂志、古书中用它来排正文的较多。
4．长仿宋长仿宋是仿宋体的变形，但较仿宋体细长，有立体感。常用于
排印诗词文集，还用于排印古籍书。
5．黑体黑体又称粗体、方体（方头体）、平体。黑体字形粗壮醒目，排
在文章中表示重要内容需重点阅读，刊物中突出重点文章也使用黑体。
除以上字体在书刊中常见之外，在报纸、杂志中的标题字，还采用一些
新的变形字体，如长宋体（牟体）、扁宋体、扁黑体多种。我们在印刷物上
见到的就是以上那么几种印刷体，多少年来，我国印刷用字的字形基本上没
有什么改变。这种情况与当代信息激增、文化繁荣的趋向还有不够完全适应
的地方。例如，为了更多地传播信息和知识，各种报刊都力求在原有的版面
上增添更多的内容，于是标题多了，字号小了，对印刷体的要求就更多样了。
因此，设计出各种新颖的印刷新字体，已是社会发展的需要。
（二）字号
印刷体根据大小编号。我国原有七种字号（七号字太小，只有排五号字
的公式中用七号来做占角字，或在一些必须用小号字的较特殊的印刷物上）。
后来由于书刊、报纸和广告上的需要，又逐渐增加了一些字号，如八号（不
常用）、初号、特号和特大号等。

新材料工程

材料工程的历史意义

材料是从原料中取得的生产产品的原始物料，包括人类在动物、植物或
矿物原料上转化出来的所有物质。材料不仅是劳动的对象，同时又是人类在
生产过程中创造人类物质文明和精神文明的支柱。材料的发展史过去是、现
在是、将来也永远是与人类的进化史紧密相连的。目前人类正处在跨出地球
之路的起点，不难想象：制造火箭、宇宙站、控测仪器等对材料的要求将会
达到何等高的程度……。
材料能为人类制造形形色色的有用器件。历史学家曾用材料来划分人类
进化史的时代，石器时代、陶器时代、铜器时代、铁器时代……因而得名。
人类的祖先告诉我们：他们用石头、骨骼、木材、兽皮等原料来制造工具和
武器、建造住所、缝制衣服、加工用品的时代叫做石器时代。后来，他们发
现容易塑造的粘土加热变硬，可制造陶器而进入了陶器时代。可见，人类凭
借自己的智慧发展到能将天然材料改造加工为人工材料，恰恰是人类从一个
时代进入另一个时代的里程碑。
人类的进化史与材料科学的发展息息相关，以材料科学为基础的科学技
术都已成为人类进化史上各个阶段的重要标志。从“钻木取火”到“炼金术”，
从“蒸汽机”到“电子技术”，从“计算机”到“宇航登月”，这些在人类
进化史上各个阶段的标志，已经载入了史册。现阶段的人类历史发展证明，
材料是实现工业、农业、国防和科学技术现代化的重要物质基础。材料科学
与信息科学、能源科学并列为现代人类文明的三大基础和支柱。而信息、能
源却又依赖着材料而发展。信息、能源的创新又使材料的生产和利用达到更
高的水平。各种新型材料伴随着高科技的涌现，导致某些产业部门的变革，
对世界经济和社会结构产生重大影响，从而使人类社会从低级向高级阶段推
进！
然而，材料科学的发展经历了非常艰难的年代。一代代的科学家们前赴
后继，谱写了改造大自然的伟大篇章。举例来说，从人类学会“钻木取火”
的那一天起，就梦想用一开就亮的方法照明。这个美梦却困扰了人类几百万
年。直到1821　年，英国科学家戴维（H．Davy1778～1829）和他的助手法拉第，
根据弧光放电原理制成了电弧灯。又经过美国的斯达尔、俄国的罗德金、英
国的斯万等为电灯实用化提出各种实验方案，最后，在　1881　年由爱迪生在进
行了　7895　次实验，试用了　1600　多种矿物和金属材料后，白炽灯才终于问世
了！可见对于一种造福于人类文明的技术，材料是一个重要的关键！选择适
合作灯丝的材料，没有成千上万次实验，没有研究、冶炼和制备材料的科学，
也许我们今天还在点蜡烛照明哩。

金属材料

金属材料是人类较早就开发利用，而且目前仍居世界主流的一类材料。
金属材料一般分为黑色金属材料和有色金属材料两大类。半导体材料和超导
材料也归入金属材料范畴。

钢铁

钢铁可以说是目前应用最广泛的材料。目前全球每年钢产量超过　4　亿
吨。修房造屋，铺路架桥，要用钢铁；制造机器、设备要用钢铁；制造飞机、
轮船、大炮要用钢铁。在战争期间，钢铁的消耗量更为惊人。1973　年埃及和
以色列之间爆发战争，双方　18　天内损失坦克达　2000　多辆，消耗钢铁约　10
万吨。
钢铁是从哪儿来的呢？
自然界存在有陨铁，是小行星进入大气层燃烧冶炼后得到的。我们用的
钢铁都是用铁矿石冶炼而来，其方法是：把铁矿石和还原剂（一般用焦炭）
加入高炉，从炉腰鼓入大量空气（或者是富氧空气），点火使焦炭燃烧，产
生高温的二氧化碳（CO2）气体，再与焦炭发生反应，得到还原剂一氧化碳
（CO）。在高温下，一氧化碳与铁矿石发生反应，还原出铁来成为铁水，而
其他杂质与造渣剂反应生成比铁水轻的渣浮在上面，除去渣就得到铁水。这
就是高炉炼铁。生成的铁水经过炉外精炼，就可得到铸造生铁。其余铁水装
入炼钢用的平炉、转炉或电炉中，在高温下通入氧气，使铁中的碳与氧气发
生反应，生成气体跑出来，再加入其他物质以控制其中氮、硫、磷等元素的
含量，就得到钢水。这就是炼钢。
铁按其中碳的含量来分类：
纯铁：纯度在　99．9％以上，是和锡类似的白色固体。它性能差，几乎没
有什么用途。
熟铁：含碳量低于　0．4％，韧性较好。
生铁：含碳量高于　1．7％，质地硬而脆，强度较高。
钢：含碳量介于　0．4％～1．7％之间。它性能良好，种类繁多，应用广。
生铁分为普通生铁和铸造生铁两类。普通生铁又叫炼钢生铁，仅用作炼
钢的原料。铸造生铁用于铸造各种零部件，以前多用灰口铁，其中的碳呈片
状分布在铁原子中。灰口铁熔点低，熔液的流动性好，适用于生产机床底盘、
农具、铁锅等强度高而不要求韧性好的用具。近年来人们又开发了一种新的
球墨铸铁，其中的碳呈球形分布在铁中。球墨铸铁机械强度高，加工性能好，
韧性有所提高，可以部分代替钢。
生铁中由于碳的含量高，使铁的脆性增加，韧性降低，而钢则由于含碳
量适宜，强度高又韧性好，因而应用广泛。钢主要分为两大类：碳素钢和合
金钢。
碳素钢又叫普通钢，其主要成分是铁和碳，其余元素含量虽然很少，但
也能影响其性质。例如，硅能增加钢的强度和硬度，但降低其韧性。锰能增
加钢的强度、硬度和韧性，提高耐磨性。磷和硫都是有害杂质，它们使钢在
高温下或低温下脆性增加，易破坏断裂。
碳素钢主要用作结构钢和工具钢。目前美国有　90％的建筑采用钢结构而

不用钢筋混凝土，高耸入云的摩天大楼几乎都是钢结构，日本也有　81．4％的
建筑采用钢结构。
在普通钢中掺入镍、钨、钼、钒、铜、钛、铝、钴、硅等元素，就可以
获得性质不同的合金钢。合金元素的加入使钢的性质发生了质的飞跃，获得
了许多优异性能。
第一个被认真研究的合金钢是锰钢，1882　年由英国的哈德苏尔德首先研
制成功。锰钢具有优良的耐磨性和抗震性，适用于制造碎石机和钢轨。后来
研制成功的高锰钢，含锰量达　80％，性极坚韧，是制造舰艇和坦克装甲的好
材料。
1912　年，英国人布里尔利把一定比例的镍、铬加入钢中，研制成功了不
锈钢。它具有极高的耐腐蚀性，在高温下也不会氧化。制造汽轮机叶片、耐
酸器件、飞机零件等都要用到它。我们日常生活中所用的不锈钢刀、叉、盘
等也是用这种合金钢生产的。
以铁、钴、镍为主要成分的耐热钢，可以在　800℃以上的高温环境中正
常工作。美国宇航局研制的钴基合金，工作环境温度可达　1150℃。而在钢中
加入锯，其工作温度可达　1300～1600℃。在美国“阿波罗”飞船上所用的一
种涂有钼的化合物，能在　2760℃的高温下工作。人们为什么对耐热钢如此感
兴趣呢？这是因为：有了高性能的耐热钢，可以提高火力发电站的蒸汽温度，
从而提高发电厂的热效率（目前发电厂的最高热效率仅为　40％）。而火箭喷
气发动机喷口的工作温度约　1380℃，没有耐高温的喷口，就难以提高火箭的
速度。人们在这方面的研究正逐步深入。
在古典小说中常写到削铁如泥的宝刀，而真正称得上削铁如泥的是硬质
合金钢，它是采用粉末冶金工艺制成的：把难熔的钨、钽、钛、钼等元素的
碳化物的硬质颗粒，与铁合金的粉末混合后压制成型，经高温烧结而成。硬
质合金钢的抗压强度极高，含钴　10％的碳化钨基合金，其强度可达　350～
370kg／mm2（kg　为千克，　mm　为毫米），是世界上强度最高的合金。有的硬质
合金钢做成的刀具，在　1400～1500℃下仍然可以高速切削金属。

铝和铝合金

铝在地壳中含量为　7．45％，比铁（5％）还多，是一种资源十分丰富的
金属。